Илимий-техникалык прогресстин жемиштери теориялык негиз даярдалгандан кийин эле езунун конкреттуу практикалык бе-рунушун дайыма эле таба бербейт. Бул лазердик технология менен болгон, анын мүмкүнчүлүктөрү азырынча толук ачыла элек. Оптикалык кванттык генераторлордун теориясы, анын негизинде электромагниттик нурланууну чыгаруучу түзүлүштөрдүн концепциясы түзүлгөн, лазердик технологияны оптималдаштыруунун эсебинен жарым-жартылай өздөштүрүлгөн. Бирок адистер оптикалык нурлануунун потенциалы келечекте бир катар ачылыштарга негиз боло аларын белгилешет.
Аппараттын иштөө принциби
Мында кванттык генератор деп стимулданган монохроматтык, электромагниттик же когеренттик нурлануунун шарттарында оптикалык диапазондо иштеген лазердик түзүлүш түшүнүлөт. Котормодо лазер сөзүнүн келип чыгышынын өзү жарыктын күчөшүнүн таасирин көрсөтүп турат.стимулдаштырылган чыгаруу менен. Бүгүнкү күндө лазердик түзүлүштү ишке ашыруу үчүн бир нече концепциялар бар, бул оптикалык кванттык генератордун ар кандай шарттарда иштөө принциптеринин бүдөмүктүүлүгүнө байланыштуу.
Негизги айырма – бул лазердик нурлануунун максаттуу зат менен өз ара аракеттенүү принцибинде. Нурлануу процессинде энергия белгилүү бир порцияларда (кванталарда) берилет, бул эмитенттин жумушчу чөйрөгө же максаттуу объекттин материалына тийгизген таасиринин мүнөзүн көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. Негизги параметрлердин ичинен лазердин электрохимиялык жана оптикалык эффекттеринин деңгээлдерин тууралоого мүмкүндүк берүүчү фокустоо, агымдын концентрациясынын даражасы, толкун узундугу, багыттуулугу ж. ролу - мисалы, импульстардын узактыгы бир секунддан ондогон фемтосекундка чейин, интервалдар бир көз ирмемден бир нече жылга чейин созулушу мүмкүн.
Синергиялык лазер түзүмү
Оптикалык лазер концепциясы пайда болгон учурда физикалык жактан алганда кванттык нурлануу системасы бир нече энергетикалык компоненттердин өзүн өзү уюштуруу формасы катары түшүнүлгөн. Ошентип, лазердин эволюциялык өнүгүүсүнүн негизги касиеттерин жана этаптарын түзүүгө мүмкүндүк берген синергетика түшүнүгү калыптанган. Лазердин түрүнө жана иштөө принцибине карабастан, система туруксуз болуп, ошол эле учурда ачык болуп калганда, анын иш-аракетинин негизги фактору жарык атомдорунун тең салмактуулугунан чыгуу болуп саналат.
Радиациянын мейкиндик симметриясынын четтөөлөрү импульстун пайда болушуна шарт түзөтагым. Когеренттүү нурлануунун оптикалык кванттык генератору насостун (четтөө) белгилүү бир маанисине жеткенден кийин башкарылуучу болуп, өзүн-өзү уюштуруучу системанын элементтери бар тартиптүү диссипативдик түзүлүшкө айланат. Белгилүү шарттарда аппарат циклдик түрдө импульстук нурлануу режиминде иштей алат жана анын өзгөрүшү башаламан пульсацияларга алып келет.
Лазердик иштөө компоненттери
Азыр иштөө принцибинен белгилүү бир мүнөздөмөлөргө ээ лазер системасы иштеген конкреттүү физикалык жана техникалык шарттарга өтүү керек. Оптикалык кванттык генераторлордун иштөө көз карашынан алганда эң негизгиси активдүү чөйрө болуп саналат. Андан, атап айтканда, агымдын күчөшүнүн интенсивдүүлүгүнө, пикир байланыштын касиеттерине жана бүтүндөй оптикалык сигналга көз каранды. Мисалы, бүгүнкү күндө көпчүлүк лазердик аппараттар иштеген газ аралашмасында нурлануу пайда болушу мүмкүн.
Кийинки компонент энергия булагы менен берилген. Анын жардамы менен активдүү чөйрөнүн атомдорунун популяциясынын инверсиясын сактоо үчүн шарттар түзүлөт. Эгерде синергетикалык түзүлүш менен окшоштук келтирсек, анда ал жарыктын нормалдуу абалынан четтөө факторунун бир түрү катары энергия булагы болот. Колдоо канчалык күчтүү болсо, системанын сордуруусу ошончолук жогору жана лазер эффектиси ошончолук эффективдүү болот. Жумушчу инфраструктуранын үчүнчү компоненти резонатор болуп саналат, ал жумушчу чөйрөдөн өткөндө көп нурланууну камсыз кылат. Ошол эле компонент пайдалуу оптикалык нурлануунун чыгышына өбөлгө түзөтспектр.
He-Ne лазердик аппарат
Заманбап лазердин эң кеңири таралган форма фактору, анын структуралык негизи газ разряддык түтүк, оптикалык резонатордук күзгүлөр жана электр энергиясы. Жумушчу чөйрө (түтүк толтургуч) катары аты айтып тургандай гелий менен неондун аралашмасы колдонулат. Түтүктүн өзү кварц айнектен жасалган. Стандарттык цилиндрдик конструкциялардын калыңдыгы 4-15 мм, узундугу 5 смден 3 мге чейин өзгөрөт. Трубалардын учтарында алар лазердик поляризациянын жетиштүү деңгээлин камсыз кылган бир аз эңкейиштүү жалпак айнек менен жабылат..
Гелий-неон аралашмасынын негизиндеги оптикалык кванттык генератор 1,5 ГГц тартибиндеги эмиссия тилкелеринин кичинекей спектрдик кеңдигине ээ. Бул мүнөздөмө бир катар операциялык артыкчылыктарды камсыздайт, бул аппараттын интерферометрияда, визуалдык маалыматты окугучтарда, спектроскопияда ж.б. ийгилигине алып келет.
Жарым өткөргүч лазер аппараты
Мындай приборлордо жумушчу чөйрөнүн ордун жарым өткөргүч ээлейт, анын негизинде үч же беш валенттүү химиялык (кремний, индий) атомдору бар аралашмалар түрүндөгү кристаллдык элементтер турат. Өткөргүчтүк жагынан бул лазер диэлектриктер менен толук кандуу өткөргүчтөрдүн ортосунда турат. Жумушчу сапаттардагы айырма температуралык маанилердин параметрлери, аралашмалардын концентрациясы жана максаттуу материалга физикалык таасиринин мүнөзү аркылуу өтөт. Бул учурда, насостук энергия булагы электр болушу мүмкүн,магниттик нурлануу же электрондук нур.
Оптикалык жарым өткөргүчтүү квант генераторунун түзмөгү көп учурда чоң көлөмдөгү энергияны топтой турган катуу материалдан жасалган күчтүү LEDди колдонот. Дагы бир нерсе, электрдик жана механикалык жүктөмдөрдүн көбөйгөн шарттарында иштөө жумушчу элементтердин эскиришине тез алып келет.
Боёк лазер түзмөгү
Оптикалык генераторлордун бул түрү пикосекундага чейинки импульстун узактыгы менен иштеген лазердик технологиянын жаңы багытын калыптандырууга негиз салган. Бул активдүү чөйрө катары органикалык боёкторду колдонуунун аркасында мүмкүн болду, бирок насостук функцияларды башка лазер, адатта аргон аткарышы керек.
Боёктордогу оптикалык кванттык генераторлордун конструкциясына келсек, вакуумдук шарттар түзүлө турган ультра кыска импульстарды берүү үчүн кювет түрүндөгү атайын база колдонулат. Мындай чөйрөдө шакекче резонатору бар моделдер суюк боёкту 10 м/сек ылдамдыкта сордурууга мүмкүндүк берет.
Була-оптикалык эмиттердин өзгөчөлүктөрү
Резонатордун функцияларын оптикалык була аткарган лазердик түзүлүштүн бир түрү. Иштөө касиеттери жагынан бул генератор оптикалык нурлануунун көлөмү боюнча эң өндүрүмдүү болуп саналат. Жана бул аппараттын дизайны лазердин башка түрлөрүнө салыштырмалуу өтө жөнөкөй өлчөмдө болгонуна карабастан.
КБул түрдөгү оптикалык квант генераторлорунун өзгөчөлүктөрү насос булактарын туташтыруу мүмкүнчүлүктөрү боюнча ар тараптуулукту да камтыйт. Адатта, бул үчүн оптикалык толкун өткөргүчтөрдүн бүтүндөй топтору колдонулат, алар активдүү зат менен модулдарга бириктирилет, бул дагы аппараттын структуралык жана функционалдык оптималдашуусуна өбөлгө түзөт.
Башкаруу системасын ишке ашыруу
Түзмөктөрдүн көпчүлүгү электрдик негизге негизделген, анын аркасында энергияны сордуруу түз же кыйыр түрдө камсыз кылынат. Эң жөнөкөй системаларда бул энергия менен камсыздоо системасы аркылуу белгилүү бир оптикалык диапазондогу нурлануунун интенсивдүүлүгүнө таасир этүүчү кубат индикаторлору көзөмөлдөнөт.
Профессионалдуу кванттык генераторлор ошондой эле агымды башкаруу үчүн өнүккөн оптикалык инфраструктураны камтыйт. Мындай модулдар аркылуу, атап айтканда, саптаманын багыты, импульстун күчү жана узундугу, жыштык, температура жана башка операциялык мүнөздөмөлөр көзөмөлдөнөт.
Лазерлерди колдонуу тармактары
Оптикалык генераторлор дагы эле толук ачыла элек мүмкүнчүлүктөрү бар түзүлүштөр болсо да, бүгүнкү күндө алар колдонулбай турган аймакты атоо кыйын. Алар минималдуу чыгым менен катуу материалдарды кесүү үчүн жогорку эффективдүү курал катары өнөр жайга эң баалуу практикалык эффект берди.
Оптикалык кванттык генераторлор көздүн микрохирургиясы жана косметологиясына карата медициналык ыкмаларда да кеңири колдонулат. Мисалы, универсалдуу лазеркансыз скальпельдер деп аталгандар медицинада инструмент болуп калды, алар кесүүгө гана эмес, биологиялык ткандарды бириктирүүгө да мүмкүндүк берет.
Тыянак
Бүгүнкү күндө оптикалык нурлануу генераторлорун өнүктүрүүнүн бир нече перспективдүү багыттары бар. Эң популярдууларга катмар-кабат синтездөө технологиясы, 3D моделдөө, робототехника менен айкалыштыруу концепциясы (лазердик трекерлер) жана башкалар кирет. Ар бир учурда оптикалык квант генераторлорунун өзүнүн атайын колдонмосуна ээ болот деп болжолдонууда - беттик иштетүүдөн баштап. материалдардын жана радиациянын жардамы менен өрт өчүрүү үчүн композиттик буюмдарды өтө тез түзүү.
Албетте, татаалыраак милдеттер лазердик технологиянын күчүн жогорулатууну талап кылат, мунун натыйжасында анын коркунучтуу чеги да жогорулайт. Эгерде бүгүнкү күндө мындай жабдуулар менен иштөөдө коопсуздукту камсыз кылуунун негизги себеби анын көзгө тийгизүүчү зыяндуу таасири болсо, анда келечекте жабдууларды колдонуу уюштурулган материалдарды жана объектилерди өзгөчө коргоо жөнүндө сөз кылууга болот.
